钙钛矿太阳能电池（PSC）自由日本的Miyasaka教授引入到太阳能电池大家庭以来，经过短短的发展，其光电转换效率已经从3.8%急速提升至25.2%，成为传统晶硅太阳能电池的有力竞争者。然而PSC长期稳定性的不足，是困扰其产业化的关键因素之一。经典的高效率的PSC通常采用掺杂的spiro-OMeTAD作为空穴传输材料（HTM）。虽然spiro-OMeTAD经过掺杂处理提高了空穴迁移率，有利于空穴的传输和收集，然而掺杂剂的迁移和再分布可能会带来针孔，使得HTM层下面的钙钛矿层因暴露在湿气下而发生降解，从而会造成PSC性能的不稳定。即使HTM层不会形成针孔，锂盐本身的吸湿特性以及钴络合物本身的化学降解倾向也会造成PSC器件在其服役期间内的稳定性不足。为提高PSC的稳定性，研究人员在无掺杂HTM上做了积极探索。而其中的有机小分子材料，则因其相对于无机材料的能级水平可设计性、相对于聚合物材料的分子结构确定性和光伏性能高重现性，而受到重点关注，并取得了显着成果。近期，南方科技大学材料科学与工程系徐保民教授团队，对可溶液加工的、能量转换效率高于15%的无掺杂小分子HTM做了系统、全面的总结，详细阐述了该类小分子的构性关系。
区别于之前类似工作中主要根据电池器件结构（介孔正型、平面正型、平面反型）来对小分子HTM进行分类分析，该工作首先从小分子的核心结构、外围结构等分子构成单元的角度，将小分子HTM分为两大类、七小类，详细分析总结了其分子结构-基本性能-光伏器件性能之间的构性关系。在含有三苯胺或二苯胺的一大类中，将小分子的核心结构按照螺结构、简单环、三环、多环分为四小类，并发现当小分子以三环作为核心结构时，会有更大几率实现20%以上的高效率，这可能与三环结构易于合成（数量多）、平面性高（空穴迁移率优异）的优势有关。而在不含有三苯胺或二苯胺的另一大类中，则可按核心结构分为酞菁、给体单元、给受体混合三小类。其中以酞菁类、给受体混合类核心结构的表现最佳，并实现了20.56%的高效率。紧接着，文中总结分析了不同器件结构下分子设计的特点，发现当用于反型器件时，分子核心结构多采用低共轭度单元，从而为小分子提供高的光透过性，以减少HTM层与钙钛矿层之间的光吸收竞争；而用于正型器件时，核心结构的共轭程度则很高，以增强分子间的作用力，提升空穴迁移率。最后，文中还对高效的无掺杂小分子HTM的设计给出了设计策略，并展望了该类材料的发展前景。相关综述近期发表于Small Methods(DOI: 10.1002/smtd.00254)。本文第一作者为南方科技大学前沿与交叉科学研究院的张罗正博士，通讯作者为南方科技大学材料科学与工程系徐保民讲席教授（代表作：Adv. Mater. , 30, 1804028; Adv. Funct. Mater. , 29, 1904856; Nano Energy , 57, 248等）。
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